Устройство для определения динамической термостойкости тиристоров

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоветскикСоцмалистмческккРеслублмк(61) Дополнительное к авт, сеид-ву(22) Заявлено 06,03,80 (2 ) 2890967/18 - 25с присоединением заявки РЙ(23) Приоритет(5)М. Кл. 6 01 В 31/26 Ъеударотееиный комитет ссср по делам изобретений и открытийОпубликовано 23.11,81. Бюллетень Юе 43 Дата опубликования описания 23.11,81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРМОСТОЙКОСТИ ТИРИСТОРОВИзобретение относится к электронной мэлектротехнической промышленности и можеебыть использовано для контроля тепловыхпараметров тиристоров в динамическом режиме,Известно устройство для определения динамической термостойкости тиристоров, содержащее источник импульсов ударного тока,блок управления, блок индикации и источниктестовых узких импульсов напряжения, подключенный к силовым клеммам тиристора исвязанный с блоком управления через блокзадержки (1). Недостатками данного устройства являются низкая производительность измерения и боль- шая погрешность, обусловленная влиянием с 11 цдС узкого импульса напряжения на чувствительность и, главным образом, использованием в качестве термочувствительного параметра напряжения переключения, а именно его температурной зависимости, которая связана с флуктуациями электрофизических параметров..Известно устройство для измерения температуры перехода диода, содержащее источниквысокочастотного сигнала, источник стабили.зированного напряжения, две линии задержкии цепь измерения статических характеристик,. определяющих величину измеряемой температуры в рабочем диапазоне 21,Недостатком этого устройства является невозможность измерения динамических характеристик приборов, в том числе температуры,0превышающей рабочий диапазон, посколькунеобходима предварительная термокалибровка.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее источник импульсов кратковремен.15ной перегрузки и источник тестового сигнала, подключенные первыми своими входамик аноду испытуемого тиристора через развязывающие диоды, а вторыми выходамисоответственно к катоду исрытуемого тири20тора и к одному из выводов резисторатестовой цепи, с которым соединен первыйвход блока индикации, блок управления, вы.ход которого подключен к управляющему883808 4тестового сигнала, испытуемый тиристор 3,блок 4 управления, состоящий из пусковойкнопки 5, ждущего одновибратора 6, схемы7 совпадения и усилителя 8; блок 9 индикации, состоящий иэ усилителя 10, коммутатора 11 напряжения и счетчика 12 импульсов, резистор 13 тестовой цепи, блок 14калибровки, состоящий из резистора 15, источника 16 вспомогательного сигнала и диода 17; регулятор 18, резонансный фильтр19, генератор 20 калиброванной частоты, раэвязывающие диоды 21 и 22, через которыеподключаются к аноду испытуемого тиристо.ра источники импульсов кратковременнойперегрузки и тестового сигнала,50 электроду испытуемого гиристора, и регулятор 31,Устройство позволяет определить перегрузочную способность тиристоров по току, фикеи.руя амплитуду и скорость нарастания импульса силового тока, при которых достигается предельная температура тиристорной струк.туры, предшествующая ее разрушению,Недостатками данного устройства являютсяотсутствие количественной информации овеличине времени остывания структуры (регистрируемого как время выключения) и,следовательно, степени перегрева испытуемоготиристора при прохождении импульсов силового тока, предшествующих предельному, чтоограничивает применение устройства, напримерпри оценке теплового воздействия одиночныхимпульсов при различных условиях; невозможность для отдельных типов тиристоровопределить предельную перегрузку при температурных испытаниях, когда токи утечкистановятся соизмеримыми с токами удержания,что вызывает резкую потерю чувствительности,1 ель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигается тем, что вустройство для определения динамической термостойкости тиристоров, содержащее источникимпульсов кратковременной перегрузки и источник тестового сигнала, подключенные первыми своими выходами к аноду испытуемоготиристора через развязывающие диоды, а вторыми выходами соответственно к катодуиспытуемого тиристора и к одному иэ выводов резистора теСтовой цепи, с которым соединен первый вход блока индикации, блокуправления, выход которого подключен к управляющему электроду испьпусмого тиристора,и регулятор, введены генератор калиброваннойчастоты, блок калибровки и резонансныйфильтр, причем выход генератора калиброван.ной частоты соединен с источником тестовогосигнала, со вторым входом блока индикациии входом синхронизации блока управления,входы блока калибровки подключены соот.ветственно к другому выходу резистора тестовой цепи, соединенному с управляющим электродом испытуемого тиристора и с третьимвходом блока индикации, к источнику тестового сигнала и к регулятору, а его выходсоединен через резонансный фильтр с четвертым входом блока индикации. Источник импульсов кратковременной пере.грузки выполнен, например, на основе контура-С, зарядная цепь которого разорванапри положении переключателя "Калибровка",а выход зашунтирован. После окончания калибровки на подключенном к устройствутиристоре 3 переключателем, соединенным систочником 1 и приведенным в положение 25 "Измерение" (обозначено на чертеже И), выход источника расшунтирован и заряднаяцепь замкнута. До момента нажатия пусковойкнопки 5 источник 1 готов к действию.Ждущий одновибратор 6 предназначен для ограничения до нужной длительности сигналапроизвольной длительности с кнопки 5. Длительность сигнала одновибратора 6 выбранаиэ условия разового совпадения во временисигналов на входах схемы 7 совпадения.35Усилитель 8 формирует управляющий импульск тиристору 3 по длительности и амплитуде,В качестве усилителя 10 блока 9 индикациииспользован, например, операционный усилитель, в качестве коммутатора 11 напряжения 40используется коммутатор напряжения, постоянного и переменного тока, счетчик 12 импульсов, в положение счета импульсов приво.дится сигналом с выхода блока 4 управления, прекращает счет по сигналу с коммутатора 11. Блок 14 калибровки предназначен 45дпя компенсации температурных токов утечкииспытуемого тиристора, которая проводитсяпри включенном на калибровку источнике 1,Резистор 15 равен по сопротивлению резистору 13, источник 16 вспомогательного сигнала синхронизирован по фазе с источником 2, частота и длительность импульса его одинако. вы с параметрами источника 2, Источник 1655 На чертеже приведена функциональнаясхема устройства.Устройство содержит источник 1 импульсовкратковременной перегрузки, выполненный свозможностью переключения в положения"Калибровка" и "Измерение" источник 2 позволяет осуществить регулировку выходного сигнала посредством регулятора 18. Разделительный диод 17 в блоке 14 исключаетпрохождение силового токе в цепи блокакалибровки. Резонансный фильтр 19 может быть выполнен по любой известной схеме,он предназначен для пропускания на вход блока 14 только, полезного сигнала калиброванной частоты. Генератор 20 калиброванной частоты предназначен для пропускания через испытуемый тиристор сигнала калиброванной частоты, причем высокочастотный сигнал модулирован по амплитуде сигналом источника 2. Выход генератора 20 включен яа измери. тельный вход счетчика, посредством которого блок 9 индикации измеряет длительность протекания тестового сигнала по количеству импульсов, сосчитанных счетчиком, В качестве генератора 20 может быть использован, напри.мер, кварцованный генератор,Синхронизация 20 - . 7 предназначена для исключения несистематической ошибки в измерении длительности протекания тестовоготока. Эта ошибка составляет полпериода генератора 20, и обусловлена возможным несовпадением момента включения тиристора с началом прохождения импульса от генератора, Подключение источника 2 к аноду и управляющему электроду тиристора предназначено для повышения предела амплитуды тестового сигнала, ограниченного температурной зависи. мостью тока удержанияПри таком подключении источника 2 амплитуда тестового сигнала может быть выбрана заведомо превышающей ток утечки при температурных испытаниях.Принцип работы предлагаемого устройства основан на зависимости от температуры перегрева времени остывания включенной области до температуры собственной проводимости. Длительность остывання, таким образом, является критерием устойчивости тиристора к тепловому воздействию силового тока задан. иой амплитуды и длительности..Устройство работает следующим образом.Источник 1 кратковременной перегрузки переводится в положение "Калибровка" (на чертеже обозначено К), при этом напряжение на тиристоре обусловлено величиной выход. ного сигнала с источника 2, и амплитуда сигнала на резисторе 13 определена величиной токов утечки тиристора. Одновременно в блоке 1.4 калибровки от источника 16 вспомога. тельного сигнала, синхронизированного с источником 2, по резистору 15 протекает ток формы той же, что и в тестовой цепи. Регулятором 18 изменяется выходное напряжение источника 16 до момента, когда уровень сигнала иа выходе блока 14 станет нулевым. Этот момент регистрируется коммутатором 11 (по цепи 14 - 19-10-11). После окончания калибровки (утечка в тестовой цепи компенсирована блоком 14) источник 1 переводится в положение "Измерение" и нажатием пусковой кнопки 5 включается тиристор Луправляющим сигналом от блока 4 по цспи5 - 6 - 7 - 8 - 3 при совпаденщ на входах 7сигналов от одновибратора 6 и генератора5 20. По силовой цепи через тиристор 3 проходит кратковременный импульс перегрузки,перегревающий включенную область тиристоравыше температуры собственной проводимости. Одповременно с включением тиристора по цепи О2 - 13 - 3 прн постоянно работающем источнике 2 начинает проходить высокочастотныйсигнал увеличенной амплитуды, так как со.противление тиристора резко уменьшилосьпри включении, а на управляющий вход15 счетчика 12 поступает сигнал от блока 8 - 12,.синхронный с импульсом управления тиристора 3, и счетчик 12 начинает считать импуль.сы, приходящие на измерительный вход блока 9. Одновременно с включением тиристора 20увеличенныи сигнал с резистора 13 тестовойцепи через резистор 15, вход блока 14 ифильтр 19 поступает на первый вход блока10 блока индикации 9. (измерительный входуровня сигнала), и приводит коммутатор 11 25в состояние, при .котором запирающий сигнал на другом управляющем входе счетчикапропадает. Счетчик 12 считает импульсы тестового тока в течение времени, когда сопротивление тестовой цепи 2 - 13 - 3 определяетсявыходным сопротивлением источника 2 и резистором 13, Это длится до момента, прикотором включенная область тиристора охладится до температуры собственной проводимости, н у тиристора, точнее у р - и - р три.35 одной секции его, восстановятся блокирующие свойства, Длительность этого процессаопределена температурой перегрева включеннойобласти и температурой корпуса тиристора.При резком возрастании сопрбтивления в 4 О тестовой цепи за счет увеличения сопротивле.ния тиристора 3 в момент восстановленияблокирующих свойств р - и - р триодной секцияпроисходит уменьшение тока и уменьшениепотенциала на выводе резистора 13, соединенном со . вторым входом блока 10 блокаиндикации 9 (13 - 10), При равенстве этогопотенциала с потенциалом на входе блока16 блока калибровки 14, соединенном совходом фильтра 19 (это равенство установлено при калибровке) коммутатор 11 черезусилитель 10 переключается в другое состояние н на управляющем входе счетчика 12появляется сигнал, блокирующий его. Счетимпульсов прекращается, поскольку частотагенератора калибрована, количество импульсовиа счетчике дает измеренный временной интервал с момента включения тиристора 3 домомента восстановления блокирунищк свой твтиристора, т.е измерено время ос 1 н 1 н, яяКорректор емчик Редактор О, Половка Заказ 10219/69 Тираж 735 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035; Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 1 включенной области тиристора до температуры собственной проводимости.Устройство позволяет оценить динамическую термостойкость тиристоров при различных температурах корпуса, определяя степень перегрева испытуемого тиристора при прохождении импульсов силового тока вплоть до их предельных значений. Формула изобретенияУстройство для определения динамической термостойкости тиристоров, содержащее источник импульсов кратковременной перегрузки и источник тестового сигнала, подключенные первыми своими выходами к аноду испытуемого тиристора через развязывающие диоды, а вторыми выходами соответственно к катоду испытуемого тиристора и к одному из выводов резистора тестовой цепи, с которым соединен первый вход блока индикации, блок управления, выход которого подключен к управляющему электроду испытуемого тиристора, и регулятор, .о т л и ч а ю 83808 8щ е е с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей устройства, внего введены генератор калиброванной частоты, блок калибровки и резонансный фильтр,причем выход генератора калиброванной частоты соединен с источником тестового сигнала, со вторым входом блока индикации ивходом синхронизации блока управления, вхо.ды блока калибровки подключены соответ.1 О ственно к другому выводу резистора тестовойцепи, соединенному с управляющим электродом испытуемою тиристора и с третьим вхо.дом блока индикации, к источнику тестовогосигнала и к регулятору, а его выход соеди 1 нен через резонансный фильтр с четвертымвходом блока индикации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР У 504989,кл, 6 01 В 31/26, 1976.2. Японский патент И 51 в . 20254,кл. 99 (5), С 6, 1976,3, Авторское свидетельство СССР У 711504,кл. 6 01 В 31/26, 1980 (прототип).